1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
2. Tesis de Posgrado
3. Estado de México
4. Instituto Tecnológico de Toluca
5. DOCTORADO EN CIENCIAS AMBIENTALES
6. Tesis

Title:	ESTUDIO DEL MECANISMO DE DISOCIACIÓN DE LA MOLÉCULA DE H2O SOBRE SUPERFICIES DE Fe2O3
Authors:	SILVÁN DÍAZ, KARLA
Issue Date:	2026-01
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico de Toluca
Description:	Este trabajo de investigación toma en consideración la creciente necesidad de encontrar alternativas sostenibles para la producción de energía. Ésta ha aumentado significativamente y se proyecta que seguirá creciendo, lo que ha impulsado la búsqueda de fuentes renovables para la generación de energía limpia, motivo por el cual, este trabajo, se enfoca en la fotoquímica del agua, por jugar un papel fundamental e importante para la generación de hidrógeno. Se estudian las propiedades electrónicas y estructurales de la hematita (α–Fe2O3) impurificada con níquel, mediante modelado computacional debido a que la química en la superficie es un factor crítico que afecta la eficiencia fotocatalítica de la hematita y es conveniente estudiarla teóricamente. En este sentido, se investiga sistemáticamente el mecanismo de disociación en planos superficiales de la hematita impurificada con níquel, ahondando en la cinética de reacción de la disociación del agua y en la generación de hidrógeno. Con la ayuda del modelado computacional se determinó que las superficies de la hematita tanto prístina como impurificada siguen el camino de quimisorción. Además, se muestran resultados de niveles de energía en los que los electrones pueden moverse con mayor facilidad. Debido a sus propiedades electrónicas, se propone el uso de la hematita como catalizador en el proceso de fotodisociación del agua, aunque su uso presenta algunos desafíos, tales como, poca conductividad electrónica y reacción de evolución/generación de oxígeno con cinética lenta. Derivado de esos desafíos se propone impurificar la hematita con níquel y analizar sus propiedades, con el objetivo de mejorar su desempeño en la producción de hidrógeno. En este trabajo se aplican dos enfoques: teórico y experimental. Mediante el primero, se realizará el modelado computacional para estudiar sus propiedades electrónicas y estructurales, para determinar el mecanismo de disociación. Adicionalmente, los resultados teóricos validarán y complementarán los hallazgos experimentales obtenidos mediante diversas técnicas de caracterización aplicadas a los materiales correspondientes. El enfoque experimental del estudio del mecanismo de disociación de agua comienza con la preparación de las superficies de hematita modificadas con níquel. Las cuales, funcionan como foto-catalizadores y electrodos en una celda electroquímica. Las soluciones precursoras de NiCl2·6H2O y FeCl3·6H2O, ambas a una concentración de 0.1 M, fueron depositadas sobre sustratos metálicos de acero grado comercial (ASTM A792 Zn–Al) mediante la técnica de recubrimiento por centrifugado (spin–coating) para la obtención de películas delgadas. Posteriormente se utilizaron tratamientos térmicos a 500 °C durante 2 h con la finalidad de obtener hematita en su fase α. La caracterización superficial se realizó mediante microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de energía dispersiva, dichas técnicas confirmaron la presencia de Al, Zn, O, Ni y Fe, elementos propios del sustrato. Además, se observó una morfología homogénea con un tamaño promedio de partícula de aproximadamente 0.25 μm. Las pruebas electroquímicas se realizaron bajo luz UV de 360–385 nm para inducir la fotodisociación y evaluar la actividad fotocatalítica de las muestras. Entre los resultados se destacan desfasamientos y cambios notorios en la intensidad de corriente en el fotocatalizador debido a la interacción con el agua y la radiación electromagnética. La medición y el análisis preciso de las propiedades fisicoquímicas, tales como, eficiencia del material para acelerar las reacciones electroquímicas y el rango de potencial eléctrico, sentaron las bases para establecer mejoras en las respuestas electroquímicas, demostrando que, a mayor corriente, mayor velocidad de reacción electroquímica. Esta propuesta es una alternativa en pro de disminuir el uso de combustibles fósiles, los cuales dan lugar a la emisión continua de gases de efecto invernadero y, por ende, problemas ambientales críticos. Por lo que la investigación pretende contribuir al desarrollo de energía limpia mitigando el impacto ambiental que ocasionas los combustibles fósiles.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Appears in Collections:	Tesis

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